發(fā)布時間：2017-10-18 18:23

  本文關(guān)鍵詞：幾種材料對二氯喹啉酸的吸附及緩解煙草藥害的研究

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【摘要】：為了減少二氯喹啉酸對環(huán)境的污染,緩解其對煙草產(chǎn)生的藥害,本研究通過批量平衡法、恒溫培養(yǎng)實驗和盆栽試驗,較系統(tǒng)地研究了改性蒙脫石和生物炭對二氯喹啉酸的吸附、遷移及緩解煙草藥害的影響。首先,用十六烷基三甲基溴化銨和殼聚糖分別對蒙脫石進(jìn)行改性,制備出了兩種性質(zhì)不同的改性蒙脫石吸附材料(分別簡稱為HDT-M和CTS-M),并借助BET、FT-IR、XRD和SEM等技術(shù)手段對其微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。在此基礎(chǔ)上,研究了這兩種改性蒙脫石材料和兩種性質(zhì)不同的生物炭(簡稱為BCl和BC2)對水中二氯喹啉酸的吸附-解吸過程及其機(jī)理；最后,研究了這4種吸附材料對土壤中二氯喹啉酸的吸附-解吸、消解及其對煙草藥害緩解的影響。研究得出如下結(jié)論：1.優(yōu)化了改性蒙脫石材料的制備條件通過單因素實驗研究了改性劑的用量、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間及pH值等因素對改性蒙脫石制備的影響,篩選出了對二氯喹啉酸具有良好吸附性能的改性蒙脫石的制備條件。HDT-M制備條件為：天然蒙脫石預(yù)先用4 M的H2SO4進(jìn)行酸化處理,改性劑用量為蒙脫石陽離子交換量(CEC)的2倍,反應(yīng)溫度為60℃,反應(yīng)時間為4 h；CTS-M制備條件為：天然蒙脫石預(yù)先用1.0M NaCl鈉化處理,殼聚糖與鈉蒙脫石質(zhì)量之比為1.2：1,殼聚糖溶液的pH值為5.0左右,反應(yīng)時間為5 h,反應(yīng)溫度為50℃。2.探明了改性蒙脫石和生物炭對水中二氯喹啉酸吸附-解吸規(guī)律及作用機(jī)理(1) HDT-M對二氯喹啉酸的吸附等溫線符合Freundlich和Linear等溫吸附模型,而CTS-M和生物炭對二氯喹啉酸的吸附等溫線則只符合Freundlich}線性吸附模型。(2)二氯喹啉酸在兩種改性蒙脫石中的吸附動力學(xué)過程符合準(zhǔn)二級動力學(xué)模型,而其在兩種生物炭中的吸附動力學(xué)過程則符合準(zhǔn)一級動力學(xué)模型,微孔擴(kuò)散為其速率控制步驟。(3) HDT-M和生物炭對二氯喹啉酸的吸附量隨著溶液的pH值增大而減小,CTS-M對二氯喹啉酸的吸附量則隨著pH值的增大呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢；離子強(qiáng)度增大均不利于CTS-M和HDT-M對二氯喹啉酸的吸附,而對生物炭吸附二氯喹啉酸則有促進(jìn)作用；在25℃-45℃范圍內(nèi),降低溫度有利于HDT-M對二氯喹啉酸的吸附,但不利于CTS-M和生物炭對二氯喹啉酸的吸附。(4)不同溶劑對二氯喹啉酸的解吸影響有較大差異,與蒸餾水、0.1 M鹽酸及0.1 M氯化鈉相比較,0.1 M氫氧化鈉較容易將改性蒙脫石中的二氯喹啉酸解吸下來,但是這4種溶劑均不能有效地將生物炭中的二氯喹啉酸洗脫下來。(5)改性蒙脫石和二氯喹啉酸間的相互作用力可能有：疏水作用、靜電吸引作用、陽離子-偶極作用、氫鍵及范德華力等；生物炭與二氯喹啉酸間的相互作用力可能有孔隙填充作用、氫鍵和范德華力等。3.明確了改性蒙脫石和生物炭對土壤中二氯喹啉酸的吸附、消解及緩解煙草藥害的影響及機(jī)理(1)添加改性蒙脫石和生物炭增大了土壤對二氯喹啉酸的吸附量,增強(qiáng)了二氯喹啉酸在土壤中解吸的遲滯性,減少了二氯喹啉酸在土壤中因流失而造成對水體的污染。(2)改性蒙脫石和生物炭對土壤中二氯喹啉酸的消解影響有明顯差異,生物炭使土壤中的二氯喹啉酸的消解速率變慢,而改性蒙脫石則加快了土壤中二氯喹啉酸的消解。經(jīng)過90天的恒溫培養(yǎng),初始濃度為10.0 mg/kg的二氯喹啉酸在添加了BC1、BC2、CTS-M、HDT-M及空白土壤中的消解率分別為48.2%、54.9%、78.5%、90.0%及78.0%,相應(yīng)的消解半衰期分別為138.63天、99.02天、46.21天、30.14天及49.51天。同時在添加了 CTS-M的土壤中檢測到了二氯喹啉酸的一種消解產(chǎn)物,經(jīng)UHPLC-QTOF/MS分析并推斷為3,7-二氯喹啉-8-醛。(3)通過盆栽試驗發(fā)現(xiàn),在水培條件下,二氯喹啉酸對煙草幼苗藥害濃度為0.005 mg/L,在土培條件下,其對煙苗幼苗藥害濃度為0.01 mg/kg o在此基礎(chǔ)上,比較了不同添加量的4種吸附劑對煙草藥害的緩解效果,結(jié)果發(fā)現(xiàn),除HDT-M外,其它3種材料BC1、BC2和CTS-M對煙草藥害都具有明顯的緩解作用,且增加其用量對煙草生長無不利影響。研究表明,盡管HDT-M對二氯喹啉酸具有較好的吸附性能,但它卻對煙草有毒害作用,不適合用于緩解煙草藥害的影響；而兩種生物炭和CTS-M則是環(huán)境友好型吸附劑,不但對二氯喹啉酸具有良好的吸附性能,還可緩解二氯喹啉酸對煙草的藥害。
【關(guān)鍵詞】：煙草 二氯喹啉酸 藥害 改性蒙脫石 生物炭
【學(xué)位授予單位】：湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：X592;S572
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-9
• 縮寫表9-15
• 第一章 緒論15-35
• 1 引言15
• 2 除草劑對環(huán)境污染及作物藥害的研究進(jìn)展15-20
• 2.1 除草劑對環(huán)境污染的研究進(jìn)展15-17
• 2.2 除草劑對農(nóng)作物產(chǎn)生藥害的原因及修復(fù)方法17-18
• 2.3 二氯喹啉酸對水體造成污染及對作物產(chǎn)生藥害的研究進(jìn)展18-20
• 2.3.1 二氯喹啉酸簡介18-19
• 2.3.2 二氯喹啉酸對水體造成的污染及修復(fù)研究進(jìn)展19
• 2.3.3 二氯喹啉酸對農(nóng)作物產(chǎn)生的藥害及治理研究進(jìn)展19-20
• 3 蒙脫石在農(nóng)藥污染環(huán)境修復(fù)治理方面的應(yīng)用20-25
• 3.1 蒙脫石簡介20-21
• 3.2 改性蒙脫石在農(nóng)藥污染水體修復(fù)治理方面的應(yīng)用21-24
• 3.3 改性蒙脫石在農(nóng)藥污染土壤修復(fù)治理方面的應(yīng)用24-25
• 4 生物炭在污染環(huán)境修復(fù)治理中的應(yīng)用25-32
• 4.1 生物炭簡介25
• 4.2 生物炭對有機(jī)污染物的吸附機(jī)理25-27
• 4.3 生物炭在農(nóng)藥污染水體修復(fù)治理方面的應(yīng)用27-29
• 4.4 生物炭在農(nóng)藥污染土壤修復(fù)治理方面的應(yīng)用29-32
• 5 本研究目的和意義32-33
• 6 研究內(nèi)容和技術(shù)路線33-35
• 6.1 研究內(nèi)容33-34
• 6.2 技術(shù)路線34-35
• 第二章 HDT-M的制備及其對水體中二氯喹啉酸的吸附-解吸研究35-60
• 1 材料與方法35-41
• 1.1 材料與儀器35-37
• 1.2 實驗方法37-41
• 1.2.1 二氯喹啉酸的分析檢測方法37
• 1.2.2 HDT-M的制備37-38
• 1.2.3 HDT-M的微觀結(jié)構(gòu)表征38-39
• 1.2.4 HDT-M對二氯喹啉酸的吸附研究39-40
• 1.2.5 HDT-M中二氯喹啉酸的解吸研究40-41
• 2 結(jié)果與分析41-57
• 2.1 HDT-M制備的主要影響因素41-46
• 2.1.1 天然蒙脫石酸化前處理41-44
• 2.1.2 HDTMAB用量對HDT-M制備的影響44
• 2.1.3 溫度對HDT-M制備的影響44-45
• 2.1.4 反應(yīng)時間對HDT-M制備的影響45-46
• 2.2 HDT-M的微觀結(jié)構(gòu)表征46-47
• 2.2.1 傅里葉紅外光譜(FTIR)分析46-47
• 2.2.2 掃描電鏡(SEM)分析47
• 2.3 HDT-M和天然蒙脫石對二氯喹啉酸的吸附性能比較47-48
• 2.4 HDT-M對水體中二氯喹啉酸的吸附研究48-55
• 2.4.1 HDT-M的用量對二氯喹啉酸吸附的影響48-49
• 2.4.2 pH值對HDT-M吸附二氯喹啉酸的影響49-50
• 2.4.3 離子強(qiáng)度對HDT-M吸附二氯喹啉酸的影響50-51
• 2.4.4 HDT-M對二氯喹啉酸的吸附動力學(xué)51-53
• 2.4.5 HDT-M對二氯喹啉酸的吸附等溫線53-54
• 2.4.6 HDT-M對二氯喹啉酸的吸附熱力學(xué)54-55
• 2.5 HDT-M中二氯喹啉酸的解吸研究55-56
• 2.6 HDT-M對二氯喹啉酸的吸附機(jī)理56-57
• 3 討論與小結(jié)57-60
• 第三章 CTS-M的制備及其對水體中二氯喹啉酸的吸附-解吸研究60-80
• 1 材料與方法61-63
• 1.1 材料與儀器61
• 1.2 實驗方法61-63
• 1.2.1 CTS-M的制備61-62
• 1.2.2 CTS-M的微觀結(jié)構(gòu)表征62
• 1.2.3 CTS-M對二氯喹啉酸吸附研究62
• 1.2.4 CTS-M中二氯喹啉酸的解吸研究62-63
• 2 結(jié)果與分析63-77
• 2.1 CTS-M的制備63-66
• 2.1.1 殼聚糖溶液的pH值對CTS-M制備的影響63-64
• 2.1.2 殼聚糖用量對CTS-M制備的影響64
• 2.1.3 反應(yīng)時間對CTS-M制備的影響64-65
• 2.1.4 反應(yīng)溫度對CTS-M制備的影響65-66
• 2.2 CTS-M的微觀結(jié)構(gòu)表征66-68
• 2.2.1 CTS-M的X-射線衍射分析66
• 2.2.2 CTS-M的比表面積和孔徑分析66-67
• 2.2.3 CTS-M的傅里葉紅外光譜分析67-68
• 2.2.4 CTS-M的掃描電鏡分析68
• 2.3 CTS-M對二氯喹啉酸的吸附研究68-74
• 2.3.1 pH值對CTS-M吸附二氯喹啉酸的影響68-69
• 2.3.2 CTS-M用量對二氯喹啉酸吸附的影響69-70
• 2.3.3 離子強(qiáng)度對CTS-M吸附二氯喹啉酸的影響70-71
• 2.3.4 CTS-M對二氯喹啉酸的吸附動力學(xué)71-73
• 2.3.5 CTS-M對二氯喹啉酸的吸附等溫線73-74
• 2.3.6 CTS-M對二氯喹啉酸的吸附熱力學(xué)74
• 2.4 CTS-M中的二氯喹啉酸的解吸研究74-75
• 2.5 CTS-M對二氯喹啉酸的吸附機(jī)理75-77
• 3 討論與小結(jié)77-80
• 第四章 生物炭對水體中二氯喹啉酸的吸附-解吸研究80-95
• 1 材料與方法80-82
• 1.1 材料和儀器80
• 1.2 實驗方法80-82
• 1.2.1 生物炭材料的表征80-81
• 1.2.2 生物炭對二氯喹啉酸的吸附研究81
• 1.2.3 生物炭中二氯喹啉酸的解吸研究81-82
• 2 結(jié)果與分析82-92
• 2.1 生物炭材料的表征及理化性質(zhì)82-83
• 2.1.1 生物炭的x-射線衍射分析82
• 2.1.2 生物炭的比表面積和孔徑分析82-83
• 2.2 生物炭對二氯喹啉酸的吸附研究83-91
• 2.2.1 生物炭用量對二氯喹啉酸吸附的影響83-84
• 2.2.2 pH值對生物炭吸附二氯喹啉酸的影響84-85
• 2.2.3 離子強(qiáng)度對生物炭吸附二氯喹啉酸的影響85-86
• 2.2.4 二氯喹啉酸初始濃度和平衡時間對其在生物炭中吸附的影響86-87
• 2.2.5 生物炭對二氯喹啉酸的吸附動力學(xué)87-88
• 2.2.6 生物炭對二氯喹啉酸的吸附等溫線88-90
• 2.2.7 生物炭對二氯喹啉酸的吸附熱力學(xué)90-91
• 2.3 生物炭中二氯喹啉酸的解吸研究91-92
• 2.4 生物炭對二氯喹啉酸的吸附機(jī)理92
• 3 討論與小結(jié)92-95
• 第五章 改性蒙脫石和生物炭對土壤中二氯喹啉酸的吸附、消解及緩解煙草藥害的影響95-121
• 1 材料與方法95-100
• 1.1 材料和儀器95-96
• 1.2 實驗方法96-100
• 1.2.1 改性蒙脫石和生物炭對土壤中二氯喹啉酸吸附平衡時間的影響96
• 1.2.2 改性蒙脫石和生物炭對土壤中二氯喹啉酸吸附-解吸的影響96-97
• 1.2.3 改性蒙脫石和生物炭對土壤中二氯喹啉酸消解的影響97-98
• 1.2.4 二氯喹啉酸消解產(chǎn)物的UHPLC-QTOF/MS分析98
• 1.2.5 改性蒙脫石和生物炭緩解水培煙草藥害的效果98-99
• 1.2.6 改性蒙脫石和生物炭緩解土培煙草藥害的效果99-100
• 1.2.7 調(diào)查與測定100
• 1.2.8 統(tǒng)計分析100
• 2 結(jié)果與分析100-118
• 2.1 改性蒙脫石和生物炭對土壤中二氯喹啉酸吸附平衡時間的影響100-101
• 2.2 改性蒙脫石和生物炭對土壤中二氯喹啉酸的吸附-解吸影響101-104
• 2.3 土壤中二氯喹啉酸的提取和檢測104-105
• 2.4 改性蒙脫石和生物炭對土壤中二氯喹啉酸的消解影響105-107
• 2.5 二氯喹啉酸消解產(chǎn)物的UHPLC-QTOF/MS分析107-109
• 2.6 二氯喹啉酸對水培煙草幼苗生長的影響109-111
• 2.7 改性蒙脫石和生物炭對水培盆栽煙草幼苗藥害的緩解效果111-113
• 2.8 二氯喹啉酸對土培盆栽煙草幼苗生長的影響113-115
• 2.9 改性蒙脫石和生物炭對土培盆栽煙草幼苗藥害緩解效果115-118
• 3 討論與小結(jié)118-121
• 第六章 主要創(chuàng)新點(diǎn)與展望121-122
• 參考文獻(xiàn)122-151
• 致謝151-152
• 作者簡介152-153

，

本文編號：1056439